一, Lumière rouge et bleue ensemble : le « partenaire en or » pour la croissance des plantes
Les « caractéristiques d'absorption bimodale » de la photosynthèse des plantes font de la lumière rouge et bleue le schéma spectral le plus courant pour les lumières LED des plantes. La chlorophylle a et la chlorophylle b ont d'importants pics d'absorption dans les plages rouge (620 à 750 nm) et bleue (400 à 520 nm). Dans d’autres bandes, cependant, ils utilisent moins de 50 % de l’énergie lumineuse. Cette qualité fait du mélange de lumière rouge et bleue un moyen de « frappe précise » pour mieux utiliser l’énergie lumineuse.
1. La séparation fonctionnelle de la lumière rouge et bleue
Lumière rouge (660 nm) : Cette lumière est connue comme le « maître des glucides » des plantes car elle aide à fabriquer la chlorophylle a et accélère le stockage du sucre. Sous la lumière rouge, la teneur en sucre des fraises augmente de 18 %, tandis que le rendement des tomates augmente de 30 %.
Bleu clair (450 nm) : Il peut empêcher les tiges de s'allonger et rendre les feuilles plus épaisses en agissant comme un « régulateur morphologique » des plantes. Dans des conditions avec peu de lumière bleue, les plantes succulentes sont susceptibles de « étaler un gros gâteau ». Lorsque la quantité de lumière bleue atteint 30 %, la plante devient 40 % plus compacte.
2. Optimisation du ratio : de la "valeur d'expérience" à "axée sur les données-"
diverses cultures ont des besoins très divers en lumière rouge et bleue, c'est pourquoi une « formule de lumière » doit être utilisée pour obtenir la bonne correspondance :
Pour les légumes-feuilles comme la laitue et les épinards, le meilleur rapport lumière rouge/bleue est de 2:1 à 3:1. Un test en serre a indiqué que l'utilisation de lumières LED avec un rapport de 3:1 rendait les feuilles de laitue 20 % plus épaisses et la teneur en vitamine C 15 % plus élevée.
Les fruits et légumes, comme les concombres et les tomates, ont besoin de plus de lumière rouge (4 :1–6 :1). Lorsqu'il y a plus de lumière rouge que de lumière bleue (6:1), le taux de différenciation des boutons floraux des tomates augmente de 25 % et le taux de déformation des fruits descend à moins de 5 %.
Les plantes succulentes devraient avoir un rapport de 1:1 à 2:1. Trop de lumière bleue peut arrêter la croissance et trop de lumière rouge peut l’accélérer. Un rapport 1:1 est le meilleur moyen d’obtenir le bon équilibre entre la rapidité avec laquelle les plantes se colorent et leur proximité les unes par rapport aux autres.
3. Cas d'utilisation courants
Une serre de fleurs au Yunnan utilise des lumières LED allant du rouge au bleu dans un rapport de 4:1. Cela augmente le rendement des fleurs de chrysanthème africain coupées de 40 % et la couleur des pétales est beaucoup plus uniforme qu'avec les lampes au sodium à haute pression-typiques. Ce plan résout le problème de l'excès de lumière bleue qui arrête la croissance des tiges en la réduisant à 20 %.
2, Schéma à spectre complet : imitant la lumière naturelle pour un « buffet de luxe »
Les éclairages LED à spectre complet utilisent une technologie d'intégration multi-puces pour couvrir toute la plage de 380 à 780 nm, ce qui ressemble à la façon dont la lumière naturelle du soleil présente une gamme constante de couleurs. Le principal avantage est qu’il répond à tous les besoins des plantes tout au long de leur cycle de vie. Cela fonctionne particulièrement bien dans les serres qui ne reçoivent pas de lumière naturelle.
1. Trois principales méthodes technologiques pour effectuer une analyse à spectre complet
Type de conversion de poudre fluorescente : Un spectre continu est constitué d’une poudre fluorescente jaune excitante avec une puce LED bleue. Cette solution n'est pas très coûteuse, mais la densité d'énergie dans la zone de lumière rouge n'est pas assez élevée, il faut donc ajouter davantage de puces de lumière rouge pour compenser.
Type hybride multi-puces : combine des puces LED rouges, bleues, vertes et blanches de différentes couleurs et vous permet de modifier le spectre de manière dynamique en atténuant chaque puce séparément. Un type de lampe à spectre complet-a une conception à 6 puces, une continuité spectrale de 95 % et un CRI (indice de rendu des couleurs) de 90 ou plus, ce qui est similaire au niveau de lumière naturelle.
Ce type de technologie de points quantiques utilise des matériaux à points quantiques pour effectuer des coupes très précises dans le spectre. La série CREE XTE-FS, par exemple, transforme la lumière bleue en lumière rouge à 660 nm à l'aide de couches de points quantiques. Cela rend la lumière pure à 99 % et augmente l'efficacité de la conversion d'énergie de 20 %.
2. Réguler le spectre par étapes
Le principal avantage de l’éclairage à spectre complet est qu’il peut « s’adapter de manière dynamique ».
Stade de semis : augmentez la quantité de lumière bleue à 40 % à 50 % pour aider les racines à pousser et le diamètre de la tige des plants de laitue à croître de 15 %.
Pendant la saison de floraison, l'ajout de lumière orange (590 à 620 nm) et de lumière rouge lointain (700 à 750 nm) peut faire fleurir les chrysanthèmes 7 jours plus tôt et rendre leurs fleurs 10 % plus grandes.
Au stade de maturité, augmentez la quantité de lumière rouge à 70 %, accélérez le changement de couleur des tomates et augmentez la quantité de caroténoïdes de 30 %.
3. Utilisations courantes
Une usine de légumes à Shouguang, dans la province du Shandong, utilise un éclairage LED à spectre complet pour cultiver 60 kg de tomates par mètre carré chaque année. C'est 50 % de plus que l'ancienne méthode de la lampe au sodium. La technologie utilise une plate-forme IoT pour surveiller la croissance des plantes en temps réel. Il modifie également les rapports spectraux à la volée et rend la consommation d'énergie 35 % plus efficace.
3, Technologie spectrale réglable : le « moteur intelligent » de l'agriculture de précision
Les systèmes de contrôle cloud et les algorithmes d’intelligence artificielle permettent aux lumières LED à spectre réglable de modifier le spectre en temps réel. La principale avancée consiste à remplacer la « formule de lumière fixe » par un « environnement lumineux basé sur des scènes ».
1. Analyser l'architecture technique
Couche matérielle : à l'aide de modules pilotes indépendants pour plusieurs canaux, il peut atténuer indépendamment les bandes rouge, bleue, verte, blanche, rouge lointain et autres, avec une précision de gradation de 0,1 %.
Couche logicielle : utilisez des algorithmes d'IA pour combiner les modèles de croissance des cultures avec les données des capteurs environnementaux et fournir les meilleures solutions spectrales. Le modèle de couplage « lumière température humidité » pour la croissance des fraises peut automatiquement faire varier le rapport entre la lumière rouge et la lumière bleue pour suivre les changements de différence de température entre le jour et la nuit.
Couche d'application : cette couche contient une bibliothèque de formules d'éclairage pour plus de 30 cultures, notamment des tomates, des poivrons, de la laitue, etc. Il permet également aux utilisateurs de créer leurs propres courbes spectrales.
2. Chiffrer les avantages économiques
Les données d'un projet de ferme verticale montrent qu'après avoir utilisé des lumières LED à spectre réglable :
Réduisez votre consommation d’énergie de 40 % et récupérez le coût de vos équipements en cinq ans ;
Réduire le temps nécessaire à la croissance des cultures de 15 % et augmenter la quantité de nourriture produite chaque année de 25 % ;
Les ravageurs et les maladies sont 30 % moins courants et les produits chimiques 50 % moins courants.
3. Cas d'utilisation courants
L'Université de Wageningen aux Pays-Bas a produit le système « PlantFactory 4.0 », qui utilise des lumières LED à spectre variable pour améliorer la « formule lumineuse » pour la culture de la laitue.
Pendant la période de croissance nutritionnelle, la PPFD (densité de flux de photons photosynthétiques) est maintenue à 200 μ mol/m²/s avec un rapport de lumière rouge sur bleue de 3:1. Sept jours avant la récolte : modifiez seul le rapport de lumière rouge-bleue à 6:1, augmentez le PPFD à 300 μ mol/m²/s et augmentez la quantité de sucre soluble dans la laitue de 18 %.
4,Trois erreurs courantes et comment les corriger lors du choix d'un spectre
Idée fausse n°1 : Aller vers le « spectre complet » sans réfléchir
Certaines entreprises affirment que la solution « LED blanche + poudre fluorescente » est à spectre complet, mais elle n'a pas vraiment les valeurs maximales de 660 nm de rouge et de 450 nm de bleu. Solution : demandez au fournisseur de vous envoyer des spectres et des rapports de tests PPFD pour vous assurer que la densité d'énergie des bandes principales est conforme aux spécifications.
Erreur 2 : Ne pas réfléchir à la manière d'évacuer la chaleur
Les puces LED très puissantes produisent beaucoup de chaleur et l'utilisation de substrats en plastique accélérera la décoloration de la lumière. Solution : Pour maintenir la température de jonction en dessous de 65 degrés, les lampes avec des substrats en céramique et des dissipateurs thermiques en aluminium doivent être prioritaires.
Malentendu 3 : accorder trop de confiance à un seul spectre
certaines phases de croissance nécessitent certains rapports spectraux pour fonctionner. Solution : Utilisez un système à spectre réglable ou changez les lumières par étapes en fonction de la croissance de la culture.
